CN109379281A

CN109379281A - 一种基于时间窗口的流量调度方法及系统

Info

Publication number: CN109379281A
Application number: CN201810971812.9A
Authority: CN
Inventors: 王立芊; 李晓菲; 张治国
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2019-02-22

Abstract

本发明提供一种基于时间窗口的流量调度方法及系统，包括:接收数据传输业务请求，根据数据中心的网络资源状态，通过K路最短路径算法，对数据传输业务请求需要使用的网络资源进行预分配，获取预分配结果；根据预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑；根据数据传输链路的拓扑，对数据传输业务中当前时隙的业务数据进行分配，并计算当前时隙下本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源；若计算获知当前时隙下本次数据传输业务中存在剩余资源，则将数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输。本发明提供的方法，提高了数据中心间广域网资源利用率。

Description

一种基于时间窗口的流量调度方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及广域网技术领域，尤其涉及一种基于时间窗口的流量调度方法及系统。

背景技术

随着互联网的迅速发展以及新兴应用的涌现，数据中心间广域网大带宽传输的服务保障也变得越发重要。数据中心间的广域网是在线服务提供商的关键部分，而在该网络中，流量有明显的区分特征，一类是面向用户的高优先级交互流量，对时延要求严格，但流量占比不大；一类属于大容量传输流量，如海量业务数据同步等等，其传输时间长吞吐量要求高，虽然对时延不敏感，但其中很大一部分有时间期限要求，即传输完成截止时间。该期限分为两类：硬期限和软期限。其中具有硬期限的业务意味着该传输必须在期限之前全部完成，否则整个传输数据无意义。然而当前数据中心间广域网对于此类流量是一种尽力而为的服务模式，无法提供期限保证。

另外考虑到业务的高带宽需求，数据中心间广域网通常是专用传送网。但数据中心间广域网络流量工程并未考虑光层灵活性对带宽服务和吞吐量的提升，导致网络资源使用效率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种基于时间窗口的流量调度方法及系统，用以解决现有技术中但数据中心间广域网络流量工程并未考虑光层灵活性对带宽服务和吞吐量的提升，导致网络资源使用效率较低的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种基于时间窗口的流量调度方法，包括:

接收数据传输业务请求，根据数据中心的网络资源状态，通过K路最短路径算法，对所述数据传输业务请求需要使用的网络资源进行预分配，获取预分配结果；

根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑；

根据所述数据传输链路的拓扑，对所述本次数据传输业务中当前时隙的业务数据进行分配，并计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源；

若计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中存在剩余资源，则将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输。

其中，所述计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源的步骤之后还包括：若计算获知所述计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中不存在剩余的资源，则根据所述预分配结果，进行当前时隙的业务数据传输。

其中，所述将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输的步骤之后，还包括：根据所述当前时隙的实际传输数据，对所述预分配结果进行对应的修改，并将修改后的网络资源状态进行保存。

其中，对所述预分配结果进行对应的修改，并将修改后的网络资源状态进行保存的步骤之后，还包括：根据修改后的网络资源状态，对所述数据传输业务请求中剩余的业务数据进行重新分配。

其中，所述根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑的步骤，具体包括：

根据所述预分配结果，获取所述数据传输业务请求中，在每一个时隙内每两个节点之间预分配的业务总流量的最大值，通过最短路径算法计算出任意两个节点之间的可选路由集合；

根据所述可选路由集合中每一条路由的剩余容量、路由经过的节点上的收发机剩余情况和路由上链路的可用波长剩余情况，构建本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑。

其中，所述方法还包括：若所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑的资源分配结果无法满足本次数据传输业务的传输需求，则将所述预分配结果中的默认物理以及逻辑拓扑作为本次数据传输业务的实际拓扑。

其中，所述构建本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑的步骤之后，还包括：根据所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑，更新所述数据中心的网络资源状态。

第二方面，本发明实施例提供一种基于时间窗口的流量调度系统，包括：

预分配模块，用于接收数据传输业务请求，根据数据中心的网络资源状态，通过K路最短路径算法，对所述数据传输业务请求需要使用的网络资源进行预分配，获取预分配结果；

光层重构模块，用于根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑；

实际分配模块，用于根据所述数据传输链路的拓扑，对所述本次数据传输业务中当前时隙的业务数据进行分配，并计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源；

其中，所述实际分配模块还用于，若计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中存在剩余资源，则将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如上述第一方面所提供的基于时间窗口的流量调度方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所提供的基于时间窗口的流量调度方法。

本发明实施例提供的方法，在数据中心间IP+光广域网络基础上，通过对数据传输链路的拓扑进行优化，综合考虑光层带宽工程和IP层流量工程，并与期限业务的时间规划相结合，在为期限业务提供时间和带宽保障的同时，不影响高优先级业务流量传输，提高数据中心间广域网资源利用率。其中时间规划指的是对已知且未完成的业务流量做全局规划，以提高网络资源利用率，从而接纳更多的业务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法中对数据传输业务进行预分配的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法中业务分配的流程示意图；

图4为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法中光层重构流程示意图；

图5为本发明又一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法中的基本场景结构图；

图6为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度系统的结构示意图；

图7为本发明一实施例的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法的流程示意图，如图1所示，所提供的方法包括：

S1，接收数据传输业务请求，根据数据中心的网络资源状态，通过K路最短路径算法，对所述数据传输业务请求需要使用的网络资源进行预分配，获取预分配结果。

具体的，当接收到一个新的数据传输业务请求的时候，首先根据预分配数据库中获取数据中心的默认的网络资源状态，并给予该网络资源状态，利用K短路径(KSP)算法基于最小跳数原则计算得出新请求K条最短路，若在请求截止时间前，K短路上的可用带宽大于请求的需求量，则接纳请求。为尽可能快的完成业务传输，本实施例中采用“注水”算法，对请求从多路由多时隙方面进行资源分配，即从请求到达时间逐渐往后填充，在同一时隙，优先分配较短路由。

当分配成功后，将预分配结果进行保存，同时预分配结果会反馈给用户，该预分配结果包括在多路由多时隙上的分布情况、最新默认拓扑信息以及隧道信息。若分配不成功则拒绝本次数据传输业务请求。

在具体实现中，通过获取上一时隙的实际分配情况，如果是第一时隙，则获取数据中心的初始状态，同时获取当前的网络资源状态，所获取的网络资源状态包括物理拓扑信息、默认逻辑拓扑信息、待分配业务请求以及隧道信息。新到期限请求具有硬期限属性，用R＝(src,dst,Q,ta,td)表示，其中，src是源节点，dst是目的节点，Q是请求容量需求，ta是请求到达时间，td是请求截止时间。

根据数据传输业务请求，并基于网络资源状态初步计算当前资源能否满足业务需求。具体方法是先采用KSP算法计算请求K条最短路，统计请求可选路径上可用的剩余容量，若能够满足请求，则将请求放入AC进行资源预留分配，基于“注水”算法对请求从多路由多时隙方面进行资源分配，即从请求到达时间逐渐往后填充，在同一时隙，优先分配较短路由。

在分配过程中需要考虑以下约束，对于任意逻辑链路在任意时隙，分布在该逻辑链路上的流量总和不超过链路总容量；逻辑链路在时隙t的剩余容量为总容量减去此时分布在该链路上的流量总和；路径剩余容量对等式；分配时隙不大于请求要求期限。

进一步的，图2示出了对数据传输业务进行预分配的流程示意图，如图2所示，在一个实施例中，DC_nt表示在时刻t的数据中心节点n；DDR_n表示期限请求；每个时隙时长为5min；每个请求可选路由数为2；链路DC₁₁-DC₂₁以及DC₂₁-DC₄₁的传输速率为100Gb/s，即该链路最大传输容量为3.75TB/时隙，其余链路均为200Gb/s，最大可传输容量为7.5TB/时隙。逻辑链路上的数标明当前时链路可传输的最大容量，单位为Gb/s；虚线标明该时隙某个请求在网络中传输的总流量大小，单位为TB/时隙；带箭头的实线表示详细路由，其上的数字表示该路由的可用容量，单位为TB/时隙。请求DDR₁＝{DC₁,DC₄,30TB,ta＝1,td＝3}以及DDR₂＝{DC₁,DC₂,15TB,ta＝2,td＝3}；在t＝1时，DDR₁到达，计算得出其可选路由为DC_1t→DC_2t→DC_4t以及DC_1t→DC_3t→DC_4t。AC根据当前网络资源情况将其分配到时隙1、时隙2以及时隙3上进行传输，并且传输路由为DC_1t→DC_2t→DC_4t和DC_1t→DC_3t→DC_4t。当t＝2时，DDR₂到达，可选路由为DC_3t→DC_2t和DC_3t→DC_1t→DC_2t。通过计算可得路径DC_3t→DC_1t→DC_2t传输容量已全部分配给DDR₁，于是可得其预分配后的结果为时隙2和时隙3分别传输7.5TB和7.5TB，且只有一条路由DC_3t→DC_2t。所有预分配都是基于一个默认逻辑拓扑进行的。该默认拓扑不变，即连接关系和och数量均为固定值。然而默认拓扑并非最终实际网络环境里的拓扑结构，最终实际生效的拓扑是在每个时隙开始时进行重构优化后得到的拓扑。

S2，根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑。

具体的，通过预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构工作，构建本次数据传输业务中数据传输链路的拓扑，通过对数据中心的网络中的数据传输链路的拓扑进行优化，并将优化后的数据传输链路的拓扑作为本次数据传输业务的传输拓扑。

S3，根据所述数据传输链路的拓扑，对所述本次数据传输业务中当前时隙的业务数据进行分配，并计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源。

具体的，参考图3，图3为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法中业务分配的流程示意图，基于重构后的数据传输链路的拓扑，采用MMF(最大最小公平分配)算法进行实际资源分配，实际分配包括两部分，保障分配和额外分配。其中，保障部分为当前时隙在预分配结果中需要传输的数据量，额外部分为当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源可以进行传输的数据量。

在进行数据分配时，包含保障分配和额外分配，在在调用MMF进行实际分配之前需恢复重构后拓扑各链路剩余容量情况，遍历所有逻辑链路，然后根据各链路Och数OchNum以及每条Och链路支持的传输容量大小CapofEachOch计算链路传输容量Cap，在实际保障分配过程中，统计并计算当前时隙需要传输的各流组带宽函数，并由此得出各个链路的带宽函数；根据链路带宽函数、带宽剩余容量、流组集合、各流组当前主路由以及各流组已分配容量大小可算得链路的公平值Fair，最终得到最小Fair值MinFair。

根据MinFair、各请求的带宽函数以及该请求累计已完成的传输容量总大小计算其本轮迭代可分配的带宽大小以及路由分布。更新当前时隙的对应链路剩余容量，更新各请求当前时刻在其主路由上的实际流量分布情况。

遍历流组集合，若该流组已被满足传输需求，从集合中删除该流组。若某流组当前主路由剩余容量为零，则遍历该流组的可选路由组合，从最短路开始，计算该路由剩余容量。若剩余容量不为0，则选取该路由作为主路由。否则遍历下一条路由。当该流组所有可用路由的剩余容量均为零时，则将该流组从集合中删除。当满足以下条件时，终止迭代：本次分配的流组集合数量为0；链路已全部阻塞。

完成上述实际保障分配后，遍历当前时隙需要传输的请求，比较该请求在当前时隙的预分配大小Flow以及上述MMF分配后的大小pre_Flow，若pre_Flow＝Flow，则该请求的分配得到保障。

S4，若计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中存在剩余资源，则将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输。

具体的，通过优化后的数据传输链路的拓扑进行数据传输时，在上述分配完之后的拓扑基础上，基于未来业务流量分布矩阵，通过MMF算法将额外传输资源公平分配给未来传输业务。迁移是从最长路径开始，逐步将较长路径上未来时隙的流量迁移到当前时隙业务主路由上分配；其中未来流量的迁移按照时隙由近及远来分配，优先将较小时隙的流量重新调度到当前时隙传输。分配完成后，将对应的预分配结果的分配情况做相应修改，如被调整业务的各时隙预分配分布、路由分布以及默认逻辑拓扑未来剩余容量等。同时将当前时隙的实际分配情况做相应的修改，如当前时隙各业务各路由上的实际流量分布情况，当前时隙实际逻辑拓扑上的流量剩余容量情况。

通过此方法，在数据中心间IP+光广域网络基础上，综合考虑光层带宽工程和IP层流量工程，并与期限业务的时间规划相结合，在为期限业务提供时间和带宽保障的同时，不影响高优先级业务流量传输，提高数据中心间广域网资源利用率。其中时间规划指的是对已知且未完成的业务流量做全局规划，以提高网络资源利用率，从而接纳更多的业务。

在上述实施例的基础上，所述计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源的步骤之后还包括：

若计算获知所述计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中不存在剩余的资源，则根据所述预分配结果，进行后续时隙的业务数据传输。

具体的，若存在一个请求pre_Flow＜Flow，则表明MMF分配无法保障当前时隙的预分配传输需求，则此时无法通过该拓扑完成预分配任务，此时将步骤S1中保存的拓扑结构进行恢复，根据预分配的结果作为实际保障分配的结果。

在上述实施例的基础上，所述将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输的步骤之后，还包括：

根据所述当前时隙的实际传输数据，对所述预分配结果进行对应的修改，并将修改后的网络资源状态进行保存。

其中，对所述预分配结果进行对应的修改，并将修改后的网络资源状态进行保存的步骤之后，还包括：

根据修改后的网络资源状态，对所述数据传输业务请求中剩余的业务数据进行重新分配。

具体的，将最终逻辑拓扑、物理拓扑信息、隧道信息以及各业务在当前时隙的资源分配情况存储至实际分配数据库，并基于实际配置数据库生效配置，同时将实际分配的情况反映给预分配数据库。

数据库主要包含预分配数据库FP DB(PA Database)和实际配置数据库PA TED(PATraffic Engineering Database)两部分。FP DB的存储内容主要包括默认逻辑拓扑信息，默认物理拓扑信息，所有已接纳请求及其的在多路由上各个时隙上的带宽分布情况。而PATED只用于存储当前时隙的网络状态以及待传输流量的实际分配情况。其中网络状态包括当前时隙重构后的实际逻辑拓扑以及物理拓扑信息。

此时在数据传输业务请求中已经完成一个时隙的传输，而且传输的数据量比之前预分配的数据量更多，此时将数据传输业务请求中剩余的数据，根据新构建的数据传输链路的拓扑，重新进行分配，获得新的分配结果。在后续接收到新的数据传输请求时，根据新构建的拓扑，对新的数据传输请求进行预分配操作。

通过此方法，基于时间窗口上进行流量的调度，为期限业务预留未来网络资源并提供时间保障。同时结合光层重构技术，实现按需对网络进行合理规划及重新构建，优化业务传输效率，提高网络资源利用率以及吞吐量。

在上述实施例的基础上，所述根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑的步骤，具体包括：

根据所述预分配结果，获取所述数据传输业务请求中，在每一个时隙内每两个节点之间预分配的业务总流量的最大值，通过最短路径算法计算出任意两个节点之间的可选路由集合；根据所述可选路由集合中每一条路由的剩余容量、路由经过的节点上的收发机剩余情况和路由上链路的可用波长剩余情况，构建本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑。

具体的，在进行光层重构过程中首先初始化当前时隙实际逻辑拓扑以及物理拓扑，保证逻辑拓扑结构与物理拓扑相同并且每条逻辑链路上只建立一条光路，物理拓扑节点消耗相应数量的收发器以及物理链路消耗相应波长数。同时存储当前时隙默认拓扑的资源状态，如链路Och数OchNum、逻辑链路容量使用情况、物理拓扑的收发器以及波长使用情况。当重构后，资源分配结果无法保障业务传输，则当前时隙就按照预分配结果进行传输。

参考图4，图4为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法中光层重构流程示意图，从预分配数据库获取当前时隙待传输的预分配结果集合Curr_F＝{cf_n|当前时隙待传输的预分配请求集合}以及未来时隙待传输集合Future_F＝{ff_k|未来时隙待传输的预分配请求集合}，根据这两个集合分别统计当前时隙流量分布矩阵mc＝(mc_i,j)以及未来流量分布矩阵mf＝(mf_i',j')。其中mc_i,j以及mf_i',j'分别表示当前时隙以及未来时隙节点对之间承载的预分配业务总流量。计算得出mc_i,j最大值mc_{i max,j max}对应的节点对(i max,j max)；若mc_{i max,j max}＞0，采用最短路径(Dijkstra)算法计算得出该节点对之间可选路由集合。然后计算路由P_m的剩余容量CapofPath_pm，当CapofPath_pm＞0&mc_{i max,j max}＞CapofPath_pm时，无需新建光路，将该路由上的剩余容量置零，并使得mc_{i max,j max}＝mc_{i max,j max}-CapofPath_pm，当CapofPath_pm＞0&mc_{i max,j max}≤CapofPath_pm时，无需新建光路，令mc_{i max,j max}＝0，CapofPath_pm＝CapofPath_pm-mc_{i max,j max}，然后重复执行最短路径算法，获得新的路由集合。当CapofPath_pm＝0时，遍历路由p经过的逻辑链路，寻找到剩余链路为0的逻辑链路，考虑为剩余容量为0的逻辑链路新建光路。

若该逻辑链路的左右节点上存在足够收发器且其对应的物理链路上有可用波长，则为该逻辑链路新建一条光路，逻辑链路光路数OchNum+1，逻辑链路容量和剩余容量更新。获取此时该路径上最新剩余容量remainCap_new。若remainCap_new＞mc_{i max,j max}，令remainCap_new＝remainCap_new-mc_{i max,j max}，mc_{i max,j max}＝0。若remainCap_new≤mc_{i max,j max}，则令mc_{i max,j max}＝mc_{i max,j max}-remainCap_new，remainCap_new＝0。若收发器数量或者波长数不够，则遍历下一条可选较短路由当所有路由已遍历完依然没有容量可用则令mc_{i max,j max}＝0。基于未来时隙流量分布矩阵mf＝(mf_i',j')，在以上重构拓扑的基础上，进行二次构造拓扑。

通过此方法，利用重构技术，优化网络传输效率，提供传输期限保障，在有限的资源下，最大化网络吞吐量以及网络资源利用率。

在上述实施例的基础上，所述构建本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑的步骤之后，还包括：根据所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑，更新所述数据中心的网络资源状态。

具体的，若通过光路重构过程中，构建了新的数据传输链路的拓扑，并采用了该数据传输链路拓扑进行了业务传输，则需要对根据数据中心的网络资源状态进行更新，根据实际构建的数据传输链路拓扑将预分配数据库中的数据中心的网络资源状态进行更新和保存，当前时隙的实际拓扑及分配情况则存放在实际分配流量工程数据库。

在本发明的又一实施例中，参考图5，图5为本发明又一实施例提供的基于时间窗口的流量调度方法中的基本场景结构图，网络拓扑包含6个节点和7条双向链路。

假设每条光路的传输速率为100Gb/s，每个时隙时长为17min，则每条光路的在每个时隙最大可承载CapofEachOch＝[(100×17×60)÷(8×1024)]≈12.5TB。默认逻辑拓扑中每条逻辑链路上有8条光路。则可得每条逻辑链路每个时隙最多可传输Cap＝12.5TB×8，即每条逻辑链路最大传输容量为100TB；每个节点的收发器数量分别为：T_A＝16,T_B＝16,T_C＝24,T_D＝16,T_E＝24,T_F＝16。每条物理链路默认波长数为80，在本实施例中不会出现波长数不够的情况，因此在后续过程中暂时不考虑该问题，拓扑中每条链路上的数字表明该链路的权重，用于计算路由。节点A到部分节点的路由如表1所示。

表1

两点间的路由都是通过KSP路由算法计算得来，以节点A到节点B的第二条路由通路为例，这条路由通路依次经过A、C、D、E和B五个节点。

表2和表3为四个请求DDR1、DDR2、DDR3和DDR4预分配前后的详细信息。其中src和dst表示请求的源/目的节点，Q表示传输大小，单位为TB，t_a和t_d分别表示请求到达时间以及传输截止期限。t_s和t_f分别表示预分配后请求传输的起始与完成时间。所有请求的预分配发生在请求到达时隙t_a的前一个时隙。

表2

	src	dst	Q(TB)	t<sub>a</sub>	t<sub>d</sub>	t<sub>s</sub>	t<sub>f</sub>
								DDR<sub>1</sub>	A	E	250	1	2	1	2
DDR<sub>2</sub>	A	F	250	2	3	2	3
								DDR<sub>3</sub>	A	F	200	2	4	3	4
DDR<sub>4</sub>	A	C	50	3	4	4	4

表3

表4、表5、表6、表7和表8分别为针对图5中的网络场景的网络资源在各个时隙的剩余情况。

表4

表5

表6

表7

表8

其中，表4为t＝0时的链路资源剩余情况；表5为t＝0时分配完DDR₁后的链路资源剩余情况；表6为t＝1时分配完DDR₂后的链路资源剩余情况；表7为t＝1时分配完DDR₃后的链路资源剩余情况；表8为t＝2时分配完DDR₄后的链路资源剩余情况。

当t＝0时，网络处于初始状态，如图表4所示，每条链路传输容量为100TB/时隙。系统开始为ta＝1的请求DDR1进行预分配。根据路由表可得其最短路为A-B-E，次短路为A-C-D-E。经过接入控制以及AC的计算，分配后链路资源剩余情况网络剩余资源如表5所示，最终详细分配结果为：时隙1期间通过路由A-B-E传输100TB；时隙1期间通过路由A-C-D-E传输100TB；时隙2期间通过路由A-B-E传输50TB；能够在其期限时间之前完成传输，t_s＝1，t_f＝2。将请求路由、流量分配结果以及拓扑资源信息同步至FP DB。

t＝1时，系统开始为t_a＝2的请求DDR₂和DDR3到达，先分配DDR₂。根据路由表可得其最短路由为A-C-F，次短路为A-B-E-F。基于表6的情况，在t＝2时，A-C-F能够传输100TB，需要注意的是，A-B-E-F最多只能传输50TB。因为链路A-B和B-E在该时刻需要传输部分DDR1的流量。预分配完成后，网络资源如表7所示，DDR2的详细分配结果如下：时隙2期间通过路由A-C-F传输100TB；时隙2期间通过路由A-B-E-F传输50TB；时隙3期间通过路由A-C-F传输100TB；能够在其期限时间之前完成传输，t_s＝2，t_f＝3。将分配结果以及拓扑资源信息同步至FP DB。

DDR₂分配完成后，开始分配DDR₃。结合表7，经过计算得出在时刻2，传输容量为0，时刻3可传输容量为100TB，DDR₃的详细分配结果如下：时隙3期间通过路由A-B-E-F传输100TB；时隙4期间通过路由A-C-F传输100TB；能够在其期限时间之前完成传输，t_s＝3，t_f＝4。将分配结果以及拓扑资源信息同步至FP DB。

t＝2时，系统预处理DDR₄，同理，可得最后分配结果如下，网络资源剩余情况如表8所示：时隙4期间通过路由A-B-E-D-C传输50G，t_s＝4，t_f＝4。最后将该分配结果以及拓扑资源信息同步到FP DB中。

以上为预配的工作，当时间到达传输时间时，系统会进行实际分配。以一个时隙为例进行详细说明。例如当前时隙为1，根据预分配首先获取当前时隙流量分布矩阵mc＝(mc_i,j)，其中仅有mc_A,E＝200TB。另外获取未来时隙流量分布矩阵mf＝(mf_i',j')。因为此时DDR₂、DDR₃和DDR₄均还未进行预分配。因此该矩阵中仅有mf_A,E＝50TB。

得到矩阵后，首先基于初始化当前时隙的物理拓扑和逻辑拓扑，每条逻辑链路初始容量为12.5TB，即每条逻辑链路上有且只有一条Och。然后获取mc_{i max,j max}＝200TB，(imax,j max)＝(A,E)。可计算得(A,E)最短路A→B→E的剩余容量为12.5TB。令mc_A,E＝200-12.5＝187.5TB，并将该路由上的所有链路剩余容量减去12.5TB。开始寻找下一个最大mc_{i max,j} _max，依然是mc_A,E＝187.5TB，然而其最短路剩余容量为0，通过计算可得该路由上需建光路的节点以及链路的收发器数和波长数足够，因此新建一条光路，其路由剩余容量增加为12.5TB。然后用于该业务传输，减去后mc_A,E＝175TB，各链路容量又减去12.5TB，以此类推。不过当在A,E节点间的最短路由A→B→E上新建了第八条光路后，计算到mc_A,E＝100TB时，计算可得B节点的收发器数量为0，无法新建光路。因此遍历其第二条路由A→C→D→E，该路由剩余容量为12.5TB，类似于上述步骤开始新建光路。最终得到的拓扑为路由A→B→E以及路由A→C→D→E上的每条逻辑链路有8条Och，其他剩余逻辑链路的Och数均为1。收发器剩余情况为T_A＝0,T_B＝0,T_C＝7,T_D＝0,T_E＝7,T_F＝14。

接下来基于mf在上述拓扑基础上进行重构。方法类似，计算过程中会发现已经没有资源用来传输额外流量或者新建光路(假若此处有用来格外传输的带宽，分配的同时要注意对预分配数据库和实际分配数据库的相应信息做同步更新)。因此最终得到的拓扑为保障分配重构后的拓扑。我们将拓扑各链路的剩余容量恢复到最大可传输容量，即Cap＝OchNum×CapofEachOch。

基于该拓扑分别进行两次MMF算法的资源分配。由于业务的单一性以及资源有限性，最终的实际分配的结果同预分配结果相同。

最终将当前时隙1的实际逻辑拓扑、物理拓扑资源剩余情况以及拓扑结构等信息、隧道信息以及各业务在当前时隙的资源分配情况存储至PA TED，并基于PA TED生效配置。后续个时隙的实际分配参照上述步骤进行。

参考图6，图6为本发明一实施例提供的基于时间窗口的流量调度系统的结构示意图，所提供的系统包括：预分配模块61，光层重构模块62和实际分配模块63。

其中，预分配模块61用于接收数据传输业务请求，根据数据中心的网络资源状态，通过K路最短路径算法，对所述数据传输业务请求需要使用的网络资源进行预分配，获取预分配结果；

光层重构模块62用于根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑；

实际分配模块63用于根据所述数据传输链路的拓扑，对所述本次数据传输业务中当前时隙的业务数据进行分配，并计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源；

其中，所述实际分配模块63还用于，若计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中存在剩余资源，则将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输。

本实施例中各模块执行的动作与上述方法实施例中各步骤执行的动作相同，此处不再赘述。

图7为本发明一实施例的一种电子设备的结构示意图，如图7所示，深度学习系统的漏洞检测设备包括：处理器(processor)701、通信接口(Communications Interface)702、存储器(memory)703和总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过总线704完成相互间的通信。处理器701可以调用存储器703中的逻辑指令，以执行如下方法，例如包括：接收数据传输业务请求，根据数据中心的网络资源状态，通过K路最短路径算法，对所述数据传输业务请求需要使用的网络资源进行预分配，获取预分配结果；根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑；根据所述数据传输链路的拓扑，对所述本次数据传输业务中当前时隙的业务数据进行分配，并计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源；若计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中存在剩余资源，则将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输。

本发明实施例公开一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：接收数据传输业务请求，根据数据中心的网络资源状态，通过K路最短路径算法，对所述数据传输业务请求需要使用的网络资源进行预分配，获取预分配结果；根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑；根据所述数据传输链路的拓扑，对所述本次数据传输业务中当前时隙的业务数据进行分配，并计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源；若计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中存在剩余资源，则将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输。

本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：接收数据传输业务请求，根据数据中心的网络资源状态，通过K路最短路径算法，对所述数据传输业务请求需要使用的网络资源进行预分配，获取预分配结果；根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑；根据所述数据传输链路的拓扑，对所述本次数据传输业务中当前时隙的业务数据进行分配，并计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源；若计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中存在剩余资源，则将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于时间窗口的流量调度方法，其特征在于，包括:

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算当前时隙下所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑中的剩余的资源的步骤之后还包括：

若计算获知所述计算获知所述当前时隙下本次数据传输业务中不存在剩余的资源，则根据所述预分配结果，进行当前时隙的业务数据传输。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述数据传输业务请求中分配给后续时隙的待传输数据分配至当前时隙进行传输的步骤之后，还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述预分配结果进行对应的修改，并将修改后的网络资源状态进行保存的步骤之后，还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预分配结果，对数据中心的网络进行光层重构，获得本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑的步骤，具体包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑的资源分配结果无法满足本次数据传输业务的传输需求，则将所述预分配结果中的默认物理以及逻辑拓扑作为本次数据传输业务的实际拓扑。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述构建本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑的步骤之后，还包括：

根据所述本次数据传输业务中的数据传输链路的拓扑，更新所述数据中心的网络资源状态。

8.一种基于时间窗口的流量调度系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如权利要求1至7任一所述的基于时间窗口的流量调度方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一所述的基于时间窗口的流量调度方法。